鲍志超，莫翠琼，王正

(电子工程学院，安徽 合肥 230037)

探测跟踪技术

噪声干扰对主被动复合导引头失效机理分析*

鲍志超，莫翠琼，王正

(电子工程学院，安徽 合肥 230037)

近年来，一些新的雷达抗干扰技术的出现，对传统的干扰技术构成了严峻的挑战，在试验中出现了一些常见的干扰方法对特定雷达干扰失效的情况。故分析干扰方法失效机理，对改进干扰方式、升级干扰装备具有重要的意义。以自卫式噪声干扰对主被动复合导引头干扰失效为例，首先介绍了主被动复合导引头工作原理，接着分析自卫式噪声压制干扰对主被动复合导引头失效原因，而后建立噪声干扰信号模型，并利用导引头仿真平台，进行攻防对抗仿真，验证理论分析的结果。

主被动工作模式；复合雷达导引头；噪声压制；干扰模型；机理分析；仿真验证

0 引言

在现代战争中，精确制导导弹已经成为水面舰艇的主要威胁[1]。而精确制导导弹通常采用主被动复合雷达导引头[2]，其制导的导弹打击精度高、抗干扰性能好，更重要的是，该雷达导引头具有主被动2个工作模式，可以对具有辐射源的目标进行远距探测和末段精确制导[3]，致使一些舰载自卫干扰难以奏效。自卫式噪声压制干扰是对抗反舰导弹的一种常用干扰方式，但对于主被动复合导引头的干扰基本失效。本文主要从主被动复合导引头工作原理入手，对其抗噪声压制干扰机理进行分析，并在理论分析的基础上，建立干扰信号模型，对干扰失效机理进行仿真验证，取得了良好的效果。

1 主被动复合导引头工作原理

现代精确制导武器广泛使用主被动复合导引头，可以对有辐射源的目标实现远距探测和末段精确制导[4]，同时也是一种重要的抗干扰措施，其工作原理如图1所示[5]。

如图1所示，主动模式和被动模式有各自独立的信道和信息处理器，2个模式的信息处理器将处理好的信息输入信息综合与程序控制系统，该系统对信息进行判决，然后选取适当的工作模式，发出制导信号来控制伺服系统，让导引头天线对准目标。

2 干扰失效机理分析

在现代战场中，主动制导和被动制导各有优缺点。主动雷达导引头具有全天候探测、全向攻击的优点[6]，但是容易被敌方侦查系统发现，隐蔽性差；被动雷达导引头不主动发射信号，通过接收敌方辐射源信号进行跟踪，探测距离远，隐蔽性强[7]，但若敌方发现导弹并关闭辐射源，则不能完成持续跟踪[8]。而本文研究的主被动复合寻的制导既可充分发挥主动寻的具有的性能优势[9]，又能发挥被动寻的免受敌方侦查、隐蔽性强的优点，在抗噪声压制干扰能力上有很大的提高，致使自卫式噪声压制干扰在对抗主被动复合导引头时失效。其失效主要原因如下：

(1) 主被动模式的转换

主被动复合导引头检测目标回波时，没有受到干扰时，主被动复合导引头采用主动寻的制导方式进行搜索跟踪；当受到噪声压制干扰后，导引头主动接收机的输出信号将淹没在干扰中，此时导引头中的干扰识别电路立即对干扰信号进行识别，控制导引头转入被动角跟踪模式，即跟踪干扰源。一旦干扰减小或敌方干扰机关机，又立即换回主动制导模式[10]。图2为主被动通道转换流程图。

(2) 自卫式干扰的弊端

本文研究的干扰是自卫式干扰，即雷达干扰装备配置在舰船上。若雷达导引头能够实现干扰信号的跟踪，也就实现了稳定跟踪目标的目的，并且隐蔽性更强。当实施噪声压制干扰时，在主被动复合导引头雷达接收机处的干信比通常远超过模式转换门限，主被动复合导引头切换到自动跟踪模式，此时导弹实现了反辐射的功能，能对干扰源和舰船目标造成硬杀伤。

图1 主被动复合导引头工作原理Fig.1 Working principle of active and passive radar seekers

图2 主被动通道转换流程图Fig.2 Conversion process of active and passive mode

3 噪声压制干扰模型建立

噪声压制干扰就是利用噪声干扰信号遮盖或淹没雷达信号，使敌方接收机的信噪比大大下降，难以检测出有用信号的一种有源干扰方式[11]。其时域表达式[12]为

(1)

式中：Uj为噪声调频信号的幅度；ωj是噪声调频信号的中心频率；KFM为调频斜率；调制噪声un(t)是一广义平稳、零均值的随机过程；φ在[0,2π]上服从均匀分布，且与un(t)相互独立。由于本论文的仿真是在中频频段进行的，故可以不考虑中心频率的影响，可以将其简化为ωj=0。类似的，随机相位φ也可以不考虑即令其为0。即可化简为

(2)

仿真噪声调频干扰信号，一般分为3步。首先用randn(m,n)函数产生高斯白噪声，接着将高斯白噪声输入一个六级点椭圆滤波器中，最后将滤波器的输出送入一个压控振荡器中，输出即为调频噪声干扰信号[13]。设置相关参数，得到噪声调频信号的时域波形和功率谱密度如图3所示。

4 仿真验证

4.1 主被动导引头仿真平台概述

从功能需求分析，主被动复合导引头仿真平台集弹道仿真、目标回波仿真、干扰信号仿真、三维攻防对抗图显示等为一体，是一个包含主控、雷达导引头仿真、弹道仿真、目标仿真、干扰仿真、环境仿真、仿真试验数据库等7个分系统在内的通用仿真平台[4]，仿真系统构成如图4所示。

主控分系统提供友好的人机交互界面，方便使用人员设置、保存和导入战情装订数据，并控制整个仿真的进程；主被动导引头、弹道、目标、干扰和环境5个模块是系统的核心功能，通过建立相应的信息处理流程，实现仿真解算；仿真试验数据库用于记录各仿真实体的实时状态，贯穿系统运行始终，通过交互实现对所有相关数据的调度和管理，从而为评估导弹作战效能打下基础。上述各分系统之间的信息交互关系参见表1。

图3 噪声调频信号时域波形及其功率谱密度图Fig.3 Time-domain waveform and power spectrum of noise

图4 仿真系统构成及信息交互关系Fig.4 Component of simulation system and relationship between components

表1 仿真系统各模块信息交互关系表Table 1 Relationship between components in simulation system

4.2 攻防对抗仿真试验

以主被动复合导引头理想工作场景设置为基础，考虑自卫式噪声压制干扰的相关参数，从而构建典型的自卫式噪声压制干扰对抗试验场景[14]。在噪声压制干扰对抗仿真中，设置导弹的初始位置为(0,200,-400)m，初始速度矢量为(400,0,0)m/s，初始航向角、俯仰角和滚动角均为0，舰船目标的初始位置为(7 000,0,0)m；干扰机平均发射功率为100 W，发射天线增益为12 dB，发射信号带宽为100 MHz，发射中频频率为20 MHz，发射综合损耗为1.8 dB，传输综合损耗1.2 dB，经验证满足主被动导引头模式切换的条件。

图5、图6分别给出了理想场景下和噪声压制式干扰下的三维攻防对抗态势图，对比可以看出，在噪声压制干扰的作用下，导弹轨迹前一小段稍有变化，但是并不影响导弹命中目标，噪声压制干扰并没有将导弹成功诱偏，没有达到预期的干扰效果。

图7给出噪声压制干扰下的导弹框架角的真实值和测量值的对比曲线，可以看出，在压制噪声干扰下，导弹方位、俯仰框架角的真实值和测量值并没有出现大的偏离，干扰并没有起到实际作用。

图5 理想场景下三维攻防对抗态势图Fig.5 Offense and defense situation under ideal circumstance

图6 噪声压制式干扰下三维攻防对抗态势图Fig.6 Offense and defense situation under noise jamming ciralmsatance

图7 噪声压制式干扰下的框架误差角Fig.7 Deviation angle under noise jamming circumstance

通过对比压制干扰下的主被动复合导引头三维弹道、导引头框架角与理想工作场景下的曲线可看出，由于主被动复合导引头可以识别压制干扰信号、自动切换成被动跟踪工作模式，导引头通过被动跟踪干扰源，能够继续维持对预定攻击目标的连续跟踪，从而保证将导弹正确地导引至舰船目标处，因此针对主被动复合导引头的噪声压制干扰基本无效。

5 结束语

主被动复合导引头制导的导弹对水面舰艇构成了重大威胁,对防御系统提出了新的挑战[15]。本文在分析主被动复合导引头工作原理的基础上,对自卫式噪声压制干扰失效机理进行理论分析和仿真验证，取得了良好的效果。 而针对主被动复合导引头的有效干扰方法有待进一步研究。

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Failure Mechanism of Noise Jamming for Combined Radar Seeker

BAO Zhi-chao,MO Cui-qiong,WANG Zheng

(Electronic Engineering Institute,Anhui Hefei 230037,China)

In recent years,the emergency of some new technologies of radar counter-counter measure (ECCM) has posed a threat to traditional jamming technology severely,and some jamming methods fail to jam specific radar in the same experiment.As a result,the analysis of failure mechanism means a lot to improving jamming method and weapon equipment.Based on the working principle of combined radar seeker, the failure causes of self-protection noise blanket jamming to combined radar seeker are analyzed and discussed, and then the model of noise blanket jamming signal is established, a simulation of attack-defense confrontation is carried out by using the platform of combined radar seeker, and the result of the theoretical analysis is verified.

active passive working mode;combined radar seeker; noise blanket; jamming model;mechanism analysis;simulation verification

2015-12-23；

2016-04-08

鲍志超(1991-)，男，江苏东海人。硕士生,主要研究方向为电子对抗。

10.3969/j.issn.1009-086x.2016.06.017

TJ765.3+31;TN972;TJ765.4

A

1009-086X(2016)-06-0097-05

通信地址：230037 安徽省合肥市蜀山区黄山路460号电子工程学院503教研室

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